Еволюційним продовженням гастрафетів стала низка машин торсіонного типу [1], що вперше були описані інженером Бітоном в ІІ ст. до н. е. В історіографії їх найчастіше означують як катапульту. Термін походить від давньогрецького καταπέλτης – (katapeltēs), від часток κατά (kata), “вниз” і πάλλω (pallō), “кинути”.

Принциповою відмінністю від попереднього типу машин була наявність важеля. В онові машини також лежала дерев’яна рама, до якої було закріплено канат. Найбільш важливим параметром було співвідношення довжини торсіонного елементу до його діаметру. Кажучи простіше — справа у силі тертя ковзання. Чим коротший торсіон, тим більше внутрішнє тертя. Чим довший, тим тертя менше (і це теж погано, при перевищенні допустимих значень). Тож довжину болта було прийнято вираховувати як десяту частину від діаметру торсіона. За допомогою важелів канат натягувався і приводився в дію.

Діонісій з Александрії спробував зробити багатозарядну балісту за допомогою вертикально зібраного з рейок прототипу магазину. Він приводився у зведене положення за допомогою корби з фіксацією в крайньому положенні. Основа механізму дуже нагадала нам велосипедний ланцюг, що забезпечує поступальний рух коліс шляхом обертання педалей. Щоправда, такий варіант вдосконалення виявився тупіковим. Всім відома технічна дилема показує, що завжди доводиться обирати між двома параметрами: швидкістю стрільби, та її точністю. Крім того, зі свого боку припустимо, що час перезарядки і приведення у вихідне положення цього механізму нівелював і швидкісну перевагу.

За рахунок кращого закріплення і складнішої будови вузлів, далекобійність машини означують в 400 м, хоча реально (за відсутності елементів прицілювання) вона була набагато меншою. На балістичні якості болта головним чином впливала маса машини. Її вага в зібраному виді, що була приблизно до 30 кг, дозволяла випускати півметрові стріли.

Звісно, помічаючи таку тенденцію, виникає питання — чому інженерам не прийшла в голову ідея максимально збільшити розміри машин? Відповідь дуже проста: компактність завжди була в пріоритеті. Чи то мова йде про похід, де машина транспортується в розібраному виді. Чи оборона фортеці, де малі розміри дозволяла вдало розмістити стріломети на стінах чи в баштах. Ну і чим компактніша машина, тим легше і швидше її перезаряджати.

.Цінним джерелом до нашого дослідження є десята книга Марка Вітрувія Поліена [2], що повністю присвячена опису і конструкційним особливостям цивільних і військових машин. В 10 і 11 розділах книги автор подає інформацію стосовно співрозмірностей  елементів конструкції  метальних машин — скорпіонів і баліст. Детально Вітрувій вираховує параметри скорпіона: співвідношення отвору в стійці  (в стійку вкладали стрілу для пострілу), довжину ствола знаряддя і затвора.  Стосовно балісти подана інформація про матеріал, з якого виготовляли пружній канат — жіночий волос, сухожилля, пенькові волокна. Автор наголошує на необхідності для точного пострілу правильних геометричних розрахунків ваги каменя, який потрібно метати. Крім цього цікавими є і дані про розрахунки дерев’яних елементів метальних машин — внутрішніх і зовнішніх рейок рами, підпірок, тощо. В  12 розділі Вітрувій коротко описує приклад налаштування катапульти (яка буде характеризуватись нижче): закріплення тятиви, воротів [3].

Першими відомими нам каменеметами прийнято вважати сааме літоболи, або балісти. Останній термін, що відноситься вже до пізньоримської доби, краще прижився в історіографії. Ідею винаходу літоболів приписують інженерам Александра Македонського — Діаду і Харію. В усякому разі їм довелось значно змінювати конструкцію стріломета. Потрібно було видозмінити раму для нової форми жолоба, зробити “коліно” на тятиві (за аналогією з пастушою пращею).

Першочерговим завданням каменемета було ураження живої сили противника на відкритій місцевості, та затримка просування військ на дальність пострілу. Снаряди меленького калібру, що являли собою оброблене каміння (надання йому обтічної форми, аби покращити балістичні якості), чудово справлялись з цим завданням. Інженерні рішення з підсилення рами дозволили цим же інженерам застосувати літобол вже як стінобійне знаряддя під час облоги м. Тіра в 332 р. до н.е.

Снаряди баліст, та інщих каменеметів заслуговують на детальнішу увагу з нашого боку. З огляду на конструкційні матеріали, які піддаються впливу навколишнього середовища (гниття і розсихання дерева, стирання тятиви, тощо), самі машини повністю не збереглись до наших днів. Кам’яні снаряди  за рядом показників (співвідношення ваги, об’єму) дозволяють нам уявити розміри машин. На основі археологічних знахідок з території Середземноморської Ойкумени і Близького Сходу історики визначили, що приблизна маса снаряду складала 4-6 кг, що цілком відповідає відомостям з трактатів. Проте, трапляються екземпляри массою до 40 кг, балістичні властивості яких варто ставити під сумнів.

Налаштування машини перед боєм займало набагато більше часу, ніж її безпосереднє використання. При неправильному збиранні машина не тільки могла заклинити зі снарядом в жолобі, а й розірватись від надлишкового тертя або натягу. Це могло призвести до каліцтва стрільців. Вся делікатність справи полягала в торсіонних елементах. Найпростішим і древнім методом перевірити їх було бриньчання. Часто і зараз можна побачити картину, коли майстерний гітарист “на слух” настроює натяг струн на інструменті. Так було і з торсіонними машинами. Після вирівнювання звучання проводили кілька холостих спусків (болти і камені не вкладувалися). Для точного попадання також було потрібно пристрілятись за  природніми орієнтирами.

Конструкційним проривом для пізньоантичної військової інженерії став винахід методу навісної стрільби. Ще тодішні нововведення в часи вогнепальної артилерії переросли в цілу гілку гармат, а згодом застосовувались при розробці піхотних мінометів, мортир, тощо. Поява навісної стрільби, а також обчислення її фізико-математичних параметрів дозволило вражати противника навіть під захистом фортифікаційних споруд.

В шостому розділі трактату “Про військову справу” Візантійський Анонім [5] пояснює необхідність використання нових видів облогової техніки через специфіку місць проживання ворожих Римській імперії народів. Анонім наголошує на специфіці ландшафтних особливостей (густих лісів, боліт, тощо) при облозі укріплень ворогів. В подальшому тексті автор коротко представляє на основі військового досвіду переваги, спосіб застосування і ефективність певних одиниць облогової техніки, зокрема двох видів стрілометів —чотириколісної і скорострільної баліст.

Чотириколісна баліста описана автором як ефективна і здатна до швидких маневрів машина. Конструкційно її принцип дії заснований на роботі гвинтового механізму, що здатний швидко міняти вертикальне положення. Обслуга чотириколісної балісти складається з двох стрільців. Крім цього в тексті зазначено, що транспортується вона парною кінною упряжжю.

Скорострільна баліста використовувалась для приступу добре укріплених стін. Конструкційно вона складалася із залізної дуги, що підіймалась над жолобом  (з якої випускалася стріла); міцного і пружного канату (виштовхувальний елемент), який приводився в дію відтягуванням за допомогою залізного гаку. Вертикальне положення машини також мінялося за допомогою гвинтового механізму. Обслуга такої метальної машини була більшою, оскільки треба було прикласти значне фізичне зусилля для відтягування канату [6].

Онагр (досілвно — “дикий осел”, через складнощі в роботі), або як його ще називають — монанкон, скорпіон, активно застосовувався протягом пізньоримської доби і всього Середньовіччя. Принцип його роботи полягав в акумулюванні і використанні енергії скручених волокон каната. Через специфіку конструкції застосовувався він лише для навісної стрільби.

Детальний опис онагра знаходимо в пізньоримського військового історика Амміана Марцелліна [7] в IVст. Основу машини складали дві колоди з твердих порід дерева, які скріплені на подобі сільського “козла”–чотириноги (для пиляння дров). Жорстке кріплення відбувається за допомогою канатів. Важіль схожий на кінське дишло, закріплений в рухомому положенні. На його навершшя залізними гачками кріпиться праща. Вивільняючись, праща надавала снаряду додаткового прискорення і збільшувала траєкторію польоту. Як гасильний елемент для удару важіля використовують великий міх, набитий соломою. Механізм приводиться в дію шляхом вибивання молотом ключа–затички. Вага снаряду була пропорційна довжині торсіонного елементу, та рідко перевищувала 20 кг. Порівняно з машинами, механізм яких в дію приводився за допомогою важілів, онагр був значно слабшим.

Стосовно конструкції варто зауважити, що навершшя торсіону мало виключно форму пращі. В багатьох сучасних фільмах і серіалах режисери стараються показати насамперед скорпіони з ефектними дерев’яними ложками. Яскравим прикладом є популярний фентезійний серіал “Гра престолів”, що подає багато історичних елементів різних епох. Іншим “ляпом” є наявність в машини коліс. Під час пострілу онагр на колесах мав би шалену віддачу і проблем з поверненням його на підготовлену для стрільби позицію. Насправді, процес транспортування відбувався виключно в зібраному вигляді. Про це нам пише Вегецій: в обозі римського легіону по штату перебувало 10 таких машин, а їх перевозили на биках.

Широкі відомості про будову скорпіонів подає нам Філон Візантійський ( ІІІ ст. до н. е.) — давньогрецький механік, математик, поет.  Жив і працював в Александрії і на Родосі, де вивчав творіння місцевих архітекторів та інженерів. Відомий своїми працями в галузі прикладної механіки, що частково збереглись до наших днів. Основний його твір — 9–ти томний трактат “Викладення механіки”, з якого повністю збереглась лише белопойїка (“конструкція метальних машин”). “Белопойїка” [8] є суто технічною інструкцією з будови і технічних характеристик античних метальних машин. В тексті автор аналізує вплив співвідношення масштабу дерев’яних і металевих елементів машини, а також товщини тоноса (пружного елемента, волокнистого каната) на відстань пострілу.

З праці Філона Візантійського ми дізнаємось і про спосіб конструювання древніми майстрами метальних машин: діаметри та інші характеристики техніки спочатку вираховували математико–механічним шляхом, а потім експериментально випробовували. Автор неодноразово наголошує на тому, що неправильно проектована і математично розрахована техніка не зможе ефективно досягати цілі, а також може зашкодити і власному війську (Філон згадує випадок, коли невдалий каменемет метав снаряди в тил). Основним завданням белопойїки на думку автора трактату є досягнення максимальної відстані польоту снаряду і його максимальної пробивної сили. Крім цього ми бачимо і класичний поділ метальних знарядь і їх грецьку термінологію: скорпіони (евтітони) — станкові арбалети:

А також каменемети — політони [9]:

Робер де Кларі, — піккардійський лицар, учасник і хроніст Четвертого хрестового походу. Про саму постать Робера інформації надзвичайно мало. Син знатного лицаря Жиля де Кларі, який був васалом Петра Амьєнського. В самій хроніці також немає даних про життя автора. Записки Робера де Кларі “Завоювання Константинополя”[10] закінчуються смертю другого правителя Латинської імперії Генріха Фландрського (20 серпня 1216 р.). Хроніка за своєю структурою викладу є менш логічною за хронологією викладу і структурою, проте має багато дрібних подробиць побуту хрестоносців та процесу штурму Константинополя (1203 р.).

Для нас цікавим є опис облаштування венеційського бойового корабля, який додатково оснащувався штурмовими драбинами, захистом від стріл і метальними машинами для обстрілу мурів з води. Решта метальних машин були встановлені хрестоносцями на суші і їх снаряди могли долітати до стін імператорського палацу.⁹ З огляду на ареал поширення і специфіку установки на кораблях, це повинні були бути саме онагри. Жорстка нерухома будова рами в ситуації, коли машина розташовувалась на площадці корабля, сприяла збільшенню стійкості конструкції і ефективності стрільби.

Отже родовженням гастрафетів стали машини торсіонного типу. В онові машини також лежала важільна система на дерев’яній рамі, до якої було закріплено канат. В основі машини був принцип сили тертя ковзання. Тож довжину болта було прийнято вираховувати як десяту частину від діаметру торсіона. Конструкційним проривом для пізньоантичної військової інженерії став винахід методу навісної стрільби.

Першими відомими нам каменеметами прийнято вважати сааме літоболи, або балісти. Онагр (досілвно — “дикий осел”, через складнощі в роботі), або як його ще називають — монанкон, скорпіон, був найвідомішою торсіонною машиною і активно застосовувався протягом пізньоримської доби і всього Середньовіччя. Першочерговим завданням онагра було ураження живої сили противника на відкритій місцевості, та затримка просування військ на дальність пострілу. З огляду на ареал поширення і специфіку установки на кораблях, ми знаходимо опис онагра під час штурму Константинополя в 1204 р. Жорстка нерухома будова рами в ситуації, коли машина розташовувалась на площадці венеційського корабля, сприяла збільшенню стійкості конструкції і ефективності стрільби.

Список використаних джерел та літератури:

1. Константин Носов, Осадная техника. Античность и Средневековье (Москва: Эксмо, 2010): 150-163.
2. Витрувий, “Десять книг об архитектуре”, totalarch — история античной архитектуры, отримано доступ 3 травня 2018, http://antique.totalarch.com/vitruvius.
3. Витрувий, “Десять книг об архитектуре”, totalarch — история античной архитектуры, отримано доступ 3 травня 2018, http://antique.totalarch.com/vitruvius.
4. Аммиан Марцеллин, “Деяния”, Ancient Battles: великие битвы древности, отримано доступ 20 березня 2020, https://ancbattles.at.ua/forum/4-6-1
5. Филоново повествование о белопойике, Симпосий — сайт об античной литературе, античной истории и людях античности, 22 березня 2015, отримано доступ 3 травня 2018, http://www.simposium.ru/ru/node/12505.
6. Робер де Клари, “Завоевание Константинополя”, у книзі История крестовых походов в документах и материалах, ред. Михаил Заборов (Москва: Высшая школа, 1977): 226–228.